Устройство борьбы с имитационной помехой в приемнике на согласованном фильтре

 

Устройство относится к области радиосвязи и может быть использовано в радиотехнических системах связи с шумоподобными сигналами. Достигаемый технический результат - повышение защиты от имитационной помехи, приводящей к срыву синхронизации и к пересинхронизации. Результат достигается введением в приемник – прототип на согласованном фильтре, содержащем блок автоматической регулировки усилителя (8), блок формирования синхроимпульсов (9), усилитель высокой частоты (1), смеситель (3), усилитель промежуточной частоты (7), два радиочастотных согласованных фильтра (11, 12), два детектора (13, 14), два стробирующих блока (15, 16), блок принятия решения (17), блок поискового порога (6), блок синхронизации по частоте (5), гетеродин (4), блок поиска по частоте (2), блок синхронизации по задержке (10), блока формирователя стробов (19), сумматора (18), блока формирования порога (20), блока сравнения (25), четырех стробирующих блоков (21-24). 2 ил.

Предлагаемое устройство относится к области радиосвязи и может быть использовано в радиотехнических системах связи с шумоподобными сигналами.

В известных системах связи (см., например, Петрович Н.Т. и Размахнин М.К. "Система связи с шумоподобными сигналами", М., "Сов. радио", 1969 г.; Алексеев А.И. и др. "Теория и применение псевдослучайных сигналов", М., "Наука", 1969 г.; под ред. Пестрякова В.Б. " Шумоподобные сигналы в системах передачи информации", М., "Сов радио", 1973 г.; Варакин Л.Е. "Системы связи с шумоподобными сигналами", М., "Радио и связь", 1985 г.) для обработки шумоподобных сигналов на приемном конце используются псевдослучайные последовательности, совпадающие по структуре с видео - ПСП передающего конца.

Применение шумоподобных сигналов вызвано необходимостью повышения помехоустойчивости, увеличения имитостойкости канала связи. Одной из причин срыва синхронизации в системе связи с шумоподобным сигналом является воздействие различного рода помех.

Одной из помех, действующих в канале связи с шумоподобным сигналом, является имитационная помеха, имеющая структуру псевдослучайного сигнала, а частота тактовых импульсов генератора ПСП имитационной помехи имеет порядок частоты тактовых импульсов полезного сигнала. Под воздействием имитационной помехи система синхронизации приемного устройства пересинхронизируется под имитационную помеху, то есть приемное устройство уводится с канала связи, по которому ожидается прием информационного сигнала.

Известно устройство для приема шумоподобного сигнала по а.с. 45788, содержащее дискретный согласованный фильтр, выход которого через два каскада стробирования, каскад вычитания и фильтр низких частот подключен к блоку управления частотой генератора опорных импульсов, поданных через делитель частоты и формирователь смещенных во времени импульсов на входы управления каскадов стробирования.

С целью снижения требований к начальной частотной расстройке генератора опорных импульсов и повышения помехоустойчивости выход дискретного согласованного фильтра через выделитель частоты следования входных сигналов, например, полосовой фильтр, соединен с двумя формирователями прямоугольных импульсов, частота которых равна разности частот следования принятых сигналов и выходного сигнала, подключенного к делителю частоты дополнительного формирователя смещенных на четверть периода импульсов. Выходы формирователей прямоугольных импульсов через ключ и сглаживающий фильтр соединены с дополнительным входом блока управления частотой генератора для устранения фазового рассогласования между импульсами опорной частоты и принятыми сигналами.

Однако данное устройство имеет недостаток, а именно: незащищенность от имитационной помехи и, следовательно, срыв синхронизации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству борьбы с имитационной помехой в приемнике на согласованном фильтре является устройство поиска и приема шумоподобного сигнала, описанное в книге "Шумоподобные сигналы в радио", М., 1973 г., стр.196, принятое за прототип, которое можно разделить на три составные части: приемная часть - Пр; устройство оптимального распознавания сигнала УПС и оптимальной обработки и выделения - УОО.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства-прототипа, где обозначено:

1 - усилитель высокой частоты;

2 - блок поиска по частоте;

3 - смеситель;

4 - гетеродин;

5 - блок синхронизации по частоте;

6 - блок поискового порога;

7 - усилитель промежуточной частоты;

8 - блок автоматического регулирования усиления;

9 - блок формирования синхроимпульсов;

10 - блок синхронизации по задержке;

11 и 12 - первый и второй радиочастотные согласованные фильтры;

13 и 14 - первый и второй детекторы;

15 и 16 - первый и второй стробирующие блоки;

17 - блок принятия решения.

Устройство-прототип имеет следующие функциональные связи: последовательно соединенные усилитель высокой частоты 1, вход которого является входом устройства, смеситель 3, усилитель промежуточной частоты 7, выход которого соединен с входом блока оптимального распознавания сигнала, состоящего из двух каналов: первого канала - сигнала S₁, второго канала - сигнала S₂; в свою очередь, первый канал состоит из последовательно соединенных первого радиочастотного согласованного фильтра 11, первого детектора 13 и первого стробирующего блока 15, выход которого соединен с первым входом блока принятия решения 17, выход которого является выходом устройства; второй канал состоит из последовательно соединенных второго радиочастотного согласованного фильтра 12, второго детектора 14 и второго стробирующего блока 16, выход которого соединен со вторым входом блока принятия решения 17; последовательно соединенные блок поискового порога 6, блок синхронизации по частоте 5 и гетеродин 4, выход которого соединен со вторым входом смесителя 3; последовательно соединенные блок синхронизации по задержке 10 и блок формирования синхроимпульсов 9, выход которого соединен со вторыми входами первого 15 и второго 16 стробирующих блоков, первые входы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока синхронизации по задержке 10, и пороговый блок 6; а также блок поиска по частоте 2, выход которого соединен с выходом блока поискового порога 6, а выход блока 2 соединен с входом гетеродина 4; вход блока автоматического регулирования усиления 8 соединен с выходом усилителя промежуточной частоты 7 и с входом второго радиочастотного согласованного фильтра 12, а выход блока 8 соединен со вторым входом усилителя промежуточной частоты 7; кроме того, второй вход блока синхронизации по частоте 5 соединен с выходом первого радиочастотного согласованного фильтра 11.

Устройство-прототип работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на вход усилителя высокой частоты 1, выход которого соединен с первым входом смесителя 3, на второй вход которого подается сигнал от гетеродина 4, а с выхода смесителя 3 сигнал подается на первый вход усилителя промежуточной частоты 7, на второй вход которого подается напряжение с выхода блока автоматического регулирования усиления 8, причем с выхода усилителя промежуточной частоты 7 сигнал подается на блок 8 и на блок оптимального распознавания сигнала, состоящего из двух каналов: канала сигнала S₁ и канала сигнала S₂. В свою очередь каждый из каналов состоит из последовательно соединенных согласованного с соответствующим сигналом радиочастотного фильтра (первого 11 или второго 12), первого 13 или второго 14 детекторов и первого 15 или второго 16 стробирующих блоков. В результате работы каналов сравниваются в блоке принятия решения 17.

В начале работы осуществляется поиск сигнала по частоте путем перестройки частоты гетеродина приемника по программе до срабатывания блока поискового порога 6.

После "захвата" сигнала по частоте включается блок синхронизации по частоте 5 и поиск прекращается. Блок синхронизации по частоте 5 может представлять собой частотный дискриминатор, сигнал ошибки с которого управляет частотой гетеродина приемника 4. В связи с тем, что согласованный фильтр инвариантен к задержке сигнала, в таких схемах поиск по задержке не осуществляется. Однако остается необходимость фиксировать момент появления основного выброса функции коррекции при приеме первого сигнала и, пользуясь им, обеспечивать функционирование схемы слежения за задержкой, так как в системах, использующих ШПС, обязательно требуется стробирование момента принятия решения о распознавании сигналов. Поэтому с выходов двух каналов отклики подаются на блок поискового порога 6, который управляет включением и режимом работы устройства синхронизации по задержке и на блок синхронизации по задержке 10, которое может работать по принципу или следящей системы, осуществляющей слежение за временным положением импульсов на выходе детекторов, или узкополосного накопительного устройства.

Напряжение, поступающее с блока синхронизации по задержке 10, управляет блоком формирования синхроимпульсов 9, импульсы с которого подаются на вторые входы первого 15 и второго 16 стробирующих блоков.

Недостатком данного устройства является незащищенность от имитационной помехи, что приводит к срыву синхронизации и пересинхронизации за помеху; отсюда потеря информации.

Для устранения указанного недостатка в устройство борьбы с имитационной помехой в приемнике на согласованном фильтре, содержащее блок автоматической регулировки усилителя, блок формирования синхроимпульсов, а также последовательно соединенные усилитель высокой частоты, вход которого является входом устройства, смеситель, усилитель промежуточной частоты, выход которого соединен с входом блока оптимального распознавания сигнала, состоящего из первого канала сигнала S₁ и второго канала сигнала S₂, при этом первый канал состоит из последовательно соединенных первого радиочастотного согласованного фильтра, первого детектора, первого стробирующего блока, выход которого соединен с первым входом блока принятия решения, а второй канал состоит из последовательно соединенных второго радиочастотного согласованного фильтра, вход которого соединен с входом первого радиочастотного согласованного фильтра и с выходом усилителя промежуточной частоты, второй детектор, выход которого соединен с первым входом второго стробирующего блока, второй вход которого соединен со вторым входом первого стробирующего блока, а выход второго стробирующего блока соединен со вторым входом блока принятия решения, выход которого является выходом устройства; последовательно соединенные блок поискового порога, блок синхронизации по частоте и гетеродин, выход которого соединен со вторым входом смесителя; кроме того, выход блока поискового порога через блок поиска по частоте соединен с выходом блока синхронизации по частоте, второй вход которого соединен с выходом первого радиочастотного согласованного фильтра; первые входы блока поискового порога и блока синхронизации по задержке соединены между собой и с выходом второго детектора, а вторые входы блока поискового порога и блока синхронизации по задержке соединены между собой и с выходом первого детектора; выход усилителя промежуточной частоты соединен с входом блока автоматической регулировки усилителя, выход которого соединен со вторым входом усилителя промежуточной частоты, а выход блока синхронизации по задержке соединен с входом блока формирования синхроимпульсов, введены блок формирования стробов, третий, четвертый, пятый, шестой стробирующие блоки и последовательно соединенные сумматор, блок формирования порога и блок сравнения, а, б, в и г выходы которого соединены с n входами блока синхронизации по задержке; выход блока формирования синхроимпульсов соединен с входом блока формирования стробов, первый выход которого соединен со вторыми входами первого и второго стробирующих блоков, а четыре выхода блока формирования стробов через третий, четвертый, пятый и шестой стробирующие блоки соединены соответственно с четырьмя входами блока сравнения. При этом вторые входы третьего, четвертого, пятого и шестого стробирующих блоков соединены между собой и с выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом второго детектора, а второй вход сумматора соединен с выходом первого детектора.

На фиг.2 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, где приведены следующие обозначения:

1 - усилитель высокой частоты;

2 - блок поиска по частоте;

3 - смеситель;

4 - гетеродин;

5 - блок синхронизации по частоте;

6 - блок поискового порога;

7 - усилитель промежуточной частоты;

8 - блок автоматического регулирования усиления;

9 - блок формирования синхроимпульсов;

10 - блок синхронизации по задержке;

11 и 12 - первый и второй радиочастотные согласованные фильтры;

13 и 14 - первый и второй детекторы;

15 и 16 - первый и второй стробирующие блоки;

17 - блок принятия решения;

18 - сумматор;

19 - блок формирования стробов;

20 - блок формирования порога;

21, 22, 23 и 24 - третий,..., шестой стробирующие блоки;

25 - блок сравнения.

Предлагаемое устройство имеет следующие функциональные связи: последовательно соединенные усилитель высокой частоты 1, вход которого является входом устройства, смеситель 3, усилитель промежуточной частоты 7, выход которого соединен с входом блока оптимального распознавания сигнала, состоящего из двух каналов: первого канала - сигнала S₁, второго канала - сигнала S₂; в свою очередь, первый канал состоит из последовательно соединенных первого радиочастотного согласованного фильтра 11, первого детектора 13, первого стробирующего блока 15, выход которого соединен с первым входом блока принятия решения 17, выход которого является выходом устройства, а второй вход соединен с выходом второго стробирующего блока 16, второй вход которого соединен со вторым входом первого стробирующего блока 15 и с выходом блока формирования стробов 19, четыре выхода которого через третий 21, четвертый 22, пятый 23 и шестой 24 стробирующие блоки соединены соответственно с четырьмя входами блока сравнения 25, а, б, в и г выходы которого соединены соответственно с входами блока синхронизации по задержке 10, выход которого через блок формирования синхроимпульсов 9 соединен с входом блока формирования стробов 19; выход усилителя промежуточной частоты 7 через блок автоматической регулировки усилителя 8 соединен со своим вторым входом, а также выход усилителя промежуточной частоты 7 соединен с вторым каналом, состоящим из последовательно соединенных второго радиочастотного согласованного фильтра 12, второго детектора 14, выход которого соединен с первым входом второго стробирующего блока 16, который также соединен с первыми входами сумматора 18, блока синхронизации по задержке 10 и блока поискового порога 6, выход которого соединен с последовательно соединенными блоком синхронизации по частоте 5 и гетеродином 4, выход которого соединен со вторым входом смесителя 3, кроме того, выход блока поискового порога 6 через блок поиска по частоте 2 соединен с выходом блока синхронизации по частоте 5, второй вход которого соединен с входом первого детектора 13, выход которого соединен со вторыми входами сумматора 18, блока синхронизации по задержке 10 и блока поискового порога 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на усилитель высокой частоты 1, выход которого соединен с первым входом смесителя 3. На второй вход смесителя 3 подается сигнал от гетеродина 4, на с выхода смесителя 3 сигнал подается на первый вход усилителя промежуточной частоты 7, на второй вход которого подается напряжение с выхода блока автоматической регулировки усилителя 8, причем с выхода усилителя промежуточной частоты 7 сигнал подается на вход блока 8 и на входы блока оптимального распознавания сигнала, состоящего из двух каналов: канала сигнала S₁ и канала сигнала S₂.

В свою очередь каждый из каналов состоит из последовательно соединенных согласованного с соответствующим сигналом первого 11 (второго 12) радиочастотного согласованного фильтра, первого 13 (второго 14) детектора и первого 15 (второго 16) стабилизирующего блока. Результаты работы каналов сравниваются в блоке принятия решения 17.

В начале работы осуществляется поиск сигнала по частоте путем перестройки частоты гетеродина 4 по программе до срабатывания блока поискового порога 6.

После "захвата" сигнала по частоте включается блок синхронизации по частоте 5 и поиск прекращается. Блок синхронизации по частоте 5 может представлять собой частотный дискриминатор, сигнал ошибки с которого управляет частотой гетеродина 4. С выходов первого 13 и второго 14 обоих каналов отклики подаются на блок поискового порога 6, который управляет включением и режимом работы блока синхронизации по задержке 10, которое может работать по принципу или следящей системы, осуществляющей слежение за временным положением импульсов на выходах первого 13 и второго 14 детекторов, или узкополосного накопительного блока, а также на входы сумматора 18 соответственно. Напряжение, поступающие с блока синхронизации по задержке 10, управляет блоком формирования синхроимпульсов 9, импульсы с которого подаются на блок формирования стробов 19.

Блок формирования стробов 19 представляет собой кольцевой счетчик на 5 и формирует импульсы для первого 15, второго 16, третьего 21,..., шестого 24 стробирующих блоков в следующей временной последовательности:

- первый импульс подается в третий 21 стробирующий блок за два такта до основного пика функции корреляции полезного сигнала;

- второй импульс подается в четвертый 22 стробирующий блок за один такт до основного пика функции корреляции полезного сигнала;

- третий импульс подается в первый 15 (второй 16) стробирующий блок в момент времени совпадений с видеоимпульсами, поступающими с первого 13 (второго 14) детектора;

- четвертый импульс подается в пятый 23 стробирующий блок спустя один такт пика функции коррекции полезного сигнала;

- пятый импульс подается в шестой 24 стробирующий блок спустя два такта пика функции корреляции полезного сигнала.

С выходов первого 13 и второго 14 детекторов отклики подаются на входы сумматора 18 соответственно, где сигналы суммируются и подаются на вторые входы стробирующих блоков 21, 22, 23 и 24 и на вход блока формирования порога 20.

С выходов стробирующих блоков 21, 22, 23 и 24 и блока формирования порога 20 сигналы поступают на четыре входа блока сравнения 25, где они сравниваются друг с другом и порогом. Блок сравнения 25 вырабатывает управляющие сигналы для блока синхронизации по задержке 10.

Если имитационная помеха отсутствует вблизи основного пика функции корреляции полезного сигнала, то превышение порога на одном из четырех импульсов, поступающих из стробирующих блоков, свидетельствующих о наличии имитационной помехи, не произойдет, и на а, б, в и г выходах блока сравнения 25 будет лог. "0", что свидетельствует об отсутствии имитационной помехи вблизи основного пика функции корреляции полезного сигнала.

В случае присутствия имитационной помехи в канале связи в режиме приема информации за счет нестабильности частоты тактовых импульсов начало структуры имитационной помехи постоянно смещается относительно начала структуры ПСП полезного принимаемого сигнала.

Таким образом, по причине, описанной выше, имитационная помеха будет появляться в согласованном фильтре (первого 11 или второго 12) в зависимости от знака разности частот тактовых импульсов имитационной помехи и полезного сигнала, продвижение имитационной помехи в согласованном фильтре будет слева направо или справа налево относительно основного пика функции коррекции полезного сигнала.

Работа устройства защиты от имитационной помехи в случае продвижения помехи слева направо аналогична продвижению помехи справа налево.

Рассмотрим работу устройства при движении имитационной помехи слева направо относительно основного пика функции коррекции. Помеха сначала будет стробироваться в третьем стробирующем блоке 21, затем уровень помехи по сигналу списывания подается на блок сравнения 25, где сравнивается с порогом и другими каналами. Если помеха превышает порог, то на выходе "а" блока сравнения 25 появится импульс, свидетельствующий о том, что появилась имитационная помеха вблизи основного сигнала. Затем помеха появляется и стробируется в четвертом стробирующем блоке 22. Это значит, что имитационная помеха движется (наползает) слева направо к основному пику полезного сигнала, и если в этом случае помеха превышает порог в схеме сравнения, то на выходе "б" блока сравнения 25 появится импульс, свидетельствующий о том, что имитационная помеха движется на полезный сигнал слева.

По этому импульсу блок синхронизации по задержке 10 измеряет режим синхронизации и прекращается прием информации до появления имитационной помехи справа от основного сигнала. Это значит, что при стробировании в шестом стробирующем блоке 24 уровень помехи окажется выше порога и с выхода "г" блока сравнения 25 придет импульс, свидетельствующий о том, что помеха на выходе ближней зоны полезного сигнала. Значит, блок синхронизации по задержке 10 не пересинхронизировался за имитационную помеху, и можно принимать информацию.

Если же при движении имитационной помехи слева направо через основной сигнал произойдет пересинхронизация, это обнаруживается следующим образом. При продвижении имитационной помехи слева направо по отношению к полезному сигналу, как было описано выше, но с тем различием, что помеха уже не появится справа от основного сигнала.

Формула изобретения

Устройство борьбы с имитационной помехой в приемнике на согласованном фильтре, содержащее блок автоматической регулировки усилителя, блок формирования синхроимпульсов, а также последовательно соединенные усилитель высокой частоты, вход которого является входом устройства, смеситель, усилитель промежуточной частоты, выход которого соединен с входом блока оптимального распознавания сигнала, состоящего из первого канала сигнала S₁ и второго канала сигнала S₂, при этом первый канал состоит из последовательно соединенных первого радиочастотного согласованного фильтра, первого детектора, первого стробирующего блока, выход которого соединен с первым входом блока принятия решения, а второй канал состоит из последовательно соединенных второго радиочастотного согласованного фильтра, вход которого соединен с входом первого радиочастотного согласованного фильтра и с выходом усилителя промежуточной частоты, второго детектора, выход которого соединен с первым входом второго стробирующего блока, второй вход которого соединен с вторым входом первого стробирующего блока, а выход второго стробирующего блока соединен с вторым входом блока принятия решения, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные блок поискового порога, блок синхронизации по частоте и гетеродин, выход которого соединен с вторым входом смесителя, кроме того, выход блока поискового порога через блок поиска по частоте соединен с выходом блока синхронизации по частоте, второй вход которого соединен с выходом первого радиочастотного согласованного фильтра, первые входы блока поискового порога и блока синхронизации по задержке соединены между собой и с выходом второго детектора, а вторые входы блока поискового порога и блока синхронизации по задержке соединены между собой и с выходом первого детектора, выход усилителя промежуточной частоты соединен с входом блока автоматической регулировки усилителя, выход которого соединен с вторым входом усилителя промежуточной частоты, а выход блока синхронизации по задержке соединен с входом блока формирования синхроимпульсов, отличающееся тем, что введены блок формирования стробов, третий, четвертый, пятый, шестой стробирующие блоки и последовательно соединенные сумматор, блок формирования порога и блок сравнения, а, б, в и г выходы которого соединены с n входами блока синхронизации по задержке, выход блока формирования синхроимпульсов соединен с входом блока формирования стробов, первый выход которого соединен со вторыми входами первого и второго стробирующих блоков, а четыре выхода блока формирования стробов через третий, четвертый, пятый и шестой стробирующие блоки соединены с четырьмя входами блока сравнения, при этом вторые входы третьего, четвертого, пятого и шестого стробирующих блоков соединены между собой и с выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом второго детектора, а второй вход сумматора соединен с выходом первого детектора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2